稻瘟病是世界性的重要水稻病害之一，該病由真菌感染所致，危害地域廣泛，在大風(fēng)吹動(dòng)下可在同一時(shí)間席卷整個(gè)田野，摧毀水稻，甚至可能導(dǎo)致顆粒無(wú)收。如今，據(jù)最新出版的美國(guó)《科學(xué)》雜志報(bào)道，日本科學(xué)家在水稻中鑒別出一種基因，有望持久抗擊稻瘟病。
植物病理學(xué)家、國(guó)際水稻研究所所長(zhǎng)羅伯特?齊格勒（Robert Zeigler）稱(chēng)稻瘟病是“一個(gè)災(zāi)難性問(wèn)題”；國(guó)際水稻研究所估計(jì)，這種稻病會(huì)導(dǎo)致85%的減產(chǎn)量。在我國(guó)，它同紋枯病、白葉病并列為水稻三大病害。
稻瘟病又稱(chēng)稻熱病，在水稻的整個(gè)生育階段皆可發(fā)生，由稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）感染所致，以分生孢子作為初侵染與再侵染的接種體，借氣流傳播，從寄主表皮直接侵入致病。病害發(fā)生流行同氣候、品種、肥水管理、病原菌生理小種變異等關(guān)系密切；按為害時(shí)期和部分的不同，可分為苗瘟、葉瘟、節(jié)瘟、葉枕瘟、稻頸瘟和谷粒瘟等。發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛使用殺真菌劑來(lái)治理這種病害，但在發(fā)展中國(guó)家，出于經(jīng)濟(jì)原因或配送等方面的考慮，絕大多數(shù)農(nóng)民沒(méi)有采用殺真菌劑。
育種研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了可抗擊稻瘟病的多種基因，但是，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)基因工程攜帶有這些基因的水稻所產(chǎn)出的麥粒質(zhì)量不高，而且，真菌會(huì)在一兩年里很快形成抗藥性，農(nóng)民們不愿意種植這種抗病菌水稻。
如今，科學(xué)家們終于發(fā)現(xiàn)了一種新武器。Shuichi Fukuoka是日本國(guó)立農(nóng)業(yè)生物學(xué)科學(xué)研究所的一名植物分子生物學(xué)家，他領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)了一種全新的基因，在不損害谷物品質(zhì)的情況下有望持久對(duì)抗稻瘟病菌。澳大利亞科工組織植物產(chǎn)業(yè)部（CSIRO Plant Industry）的植物分子生物學(xué)家杰弗里?埃利斯說(shuō)：“用遺傳方法更有效、更持久地控制稻瘟病，這是非常重要的?！?/FONT>
Fukuoka的研究小組將目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)具有抗稻瘟病的水稻品種上，這種水稻在日本已經(jīng)被栽培了一個(gè)多世紀(jì)，但一直不受歡迎。他們將這種水稻的抗病性追蹤到了數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL）上，QTL是一段含一個(gè)或多個(gè)基因的DNA片段，表明一個(gè)性狀是由一個(gè)或多個(gè)基因決定的。然而，不幸的是，他們?cè)诳共∷局需b別出的QTL Pi21與水稻谷粒口感不好有關(guān)。
Fukuoka和同事決定繼續(xù)在QTL Pi21中鑒別出抗病菌基因，并試圖從這一DNA片段中分離出影響口味的基因片段。利用可以在更小的DNA片段上運(yùn)作的圖位克隆法，他們發(fā)現(xiàn)了一種新的抗病菌基因，并將之取名為Pi21。通過(guò)與其他水稻品種進(jìn)行對(duì)比，他們發(fā)現(xiàn)，如果去除Pi21對(duì)位基因或變異基因中的兩個(gè)部分，那么這個(gè)DNA片段就會(huì)失去一些功效。有趣的是，失去這些基因的QTL Pi21讓植物本身具備了抗真菌能力。在易受稻瘟病侵害的水稻品種中，Pi21基因的加入讓它們中的絕大多數(shù)具有了抗病能力。
以前曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過(guò)抗病基因，這些基因通過(guò)與單個(gè)病菌的單個(gè)基因作用而發(fā)揮作用，但這種基因?基因間的相互作用會(huì)讓病菌很快演化出抗性；Pi21基因的抗病原理與此不同，F(xiàn)ukuoka說(shuō)：“Pi21基因有不同的結(jié)構(gòu)和不同的機(jī)理，所以，我們認(rèn)為它應(yīng)該會(huì)有更持久的抗病能力?！?/FONT>
為了弄清這種基因?qū)任锲焚|(zhì)的影響，F(xiàn)ukuoka小組在大面積的土地上以間種的方式種植了攜帶QTL Pi21的水稻和高質(zhì)量的商業(yè)化水稻。在一種有異?？谖兜乃局校麄?cè)赑i21附近發(fā)現(xiàn)了一種基因，這種基因在口味很好的水稻中沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)。于是，他們?cè)赑i21中剔除了這種表達(dá)不好口味的基因，并將之植入商業(yè)化的水稻中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這樣種植的水稻能夠抗擊稻瘟病，谷粒的口味也沒(méi)有受到影響。
當(dāng)然，還需要作進(jìn)一步的研究以確定這種基因的有效性。Fukuoka等強(qiáng)調(diào)，與以前發(fā)現(xiàn)的抗病性基因相比，這種新基因仍有不完善的地方，比如，新基因的抗病性不是通過(guò)預(yù)防傳染而是通過(guò)限制疾病傳播表現(xiàn)出來(lái)的。Fukuoka的團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備將相關(guān)的抗病基因整合在一起。埃利斯說(shuō)，基因“堆垛”在水稻育種中越來(lái)越多。
《科學(xué)》的文章指出，當(dāng)攜帶Pi21基因的水稻品種一年后在日本進(jìn)行商業(yè)化栽培后，這種基因的長(zhǎng)期作用就會(huì)更加明晰。Fukuoka表示，國(guó)際水稻研究所計(jì)劃在不久的將來(lái)在熱帶地區(qū)的水稻品種中測(cè)試這種基因，這將有助于抗病性育種的研究。(科學(xué)時(shí)報(bào)）
